3.2细胞器之间的分工合作课件(共38张PPT)2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

(共38张PPT)
3.2 细胞器之间的分工合作
问题探讨
2023年5月28日，东航MU9191航班从上海虹桥机场起飞，顺利抵达北京首都机场，这是国产C919大型客机的首次商业载客飞行。
Q：C919的飞机零件都是国产的吗？
按零件成本计，C919的国产率约为60%，许多关键系统还要从外资或合资企业处采购。
问题探讨
生产一架大型飞机需要多个国家、许多公司的通力协作。
Q：细胞中是否也具有多种不同的“公司” ？这些“公司” 间也存在类似的分工与合作吗？
动植物细胞的结构
动物细胞
细胞膜
细胞核
细胞质
细胞质基质
细胞器
细胞质中呈溶胶状的液体基质，内含水、无机盐、糖类、脂质、核苷酸及多种酶，是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
细胞质中具有特定形态和功能的结构，如线粒体、内质网、核糖体等
核膜
核仁
染色质
§3.3
动植物细胞的结构
植物细胞
细胞壁
细胞核
细胞质
细胞质基质
细胞器
细胞膜
位于植物细胞膜外侧，主要由纤维素和果胶构成，具有全透性，对细胞起支持和保护作用 。
光学显微镜下可见的结构称之为显微结构；
电子显微镜下可见的结构称之为亚显微结构又称为超微结构，指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚的细胞内各种微细结构。
研究细胞器的方法
差速离心法：逐渐提高离心速率，分离不同大小的颗粒（细胞器）
低速
中速
高速
极高速
细胞器的种类和功能
观察教材P48图3-6，从形态结构、分布和功能三个角度认识细胞器
（几层膜）
（动或植）
是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力车间” 。细胞生命活动所需的能量，大约95％来自线粒体。
分布：
结构：
功能：
动物、植物与真菌细胞
双层膜结构，内含核糖体、DNA和RNA。
线粒体
外膜
内膜
嵴
线粒体基质
1线粒体
拓展问题：
（1）原核细胞可以进行有氧呼吸吗？
（2）真核细胞都能进行有氧呼吸吗？
是绿色植物能进行光合作用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的养料制造车间和能量转换站。
分布：
结构：
功能：
绿色植物细胞
双层膜结构，内含核糖体、DNA和RNA。
叶绿体
外膜
内膜
类囊体：膜上含光和色素。
基粒
叶绿体基质
2叶绿体
拓展问题：
光合作用只能在叶绿体内完成吗？
是生产蛋白质的机器
（氨基酸脱水缩合的场所）
分布：
结构：
功能：
真核与原核生物。有的附于粗面内质网上，有的游离在细胞质基质中。
无膜结构，由蛋白质和RNA构成。
核糖体
大亚基
小亚基
蛋白质
RNA
3核糖体
是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道。
分布：
结构：
功能：
动物、植物与真菌细胞
由单层膜围成的管状、泡状或扁平囊状结构连接形成的一个内腔相通的管道系统。
内质网
粗面内质网：
其上有核糖体附着，主要合成分泌蛋白。
光面内质网：
无核糖体附着，主要合成脂质。
4内质网
对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的车间及发送站 。
分布：
结构：
功能：
动物、植物与真菌细胞
由单层膜构成的扁平囊状和膜泡状结构，内腔不相通。
高尔基体
注：植物细胞中的高尔基体还与细胞壁的形成有关。
5高尔基体
是细胞的消化车间，内含多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。
分布：
结构：
功能：
主要分布于动物细胞中。
单层膜围绕成的囊泡状结构。
溶酶体
水解酶
6溶酶体
与细胞的有丝分裂有关。
分布：
结构：
功能：
存在于动物细胞和低等植物细胞中。
无膜，由两个相互垂直排列的中心粒及周围物质组成 。
中心体
中心粒
7中心体
（藻类）
内有细胞液，含糖类、无机盐、色素和蛋白质等，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。
分布：
结构：
功能：
（某些）成熟的植物细胞。
单层膜结构，囊泡状。
液泡
8液泡
中央大液泡
辩一辩：P53T5，找出图中错误的标注并改正
归纳总结：
1.哪些细胞器有单层膜、双层膜或者无膜。
2.哪些细胞器是植物细胞特有的？哪些细胞器是动物细胞特有的？
3.哪些细胞器中有核酸？具体说说其中核酸的种类。
细胞骨架
Q：细胞中的各种细胞器是随意漂浮在细胞质中的吗？
细胞骨架是细胞质中支持细胞器的结构，由蛋白质纤维组成网架结构。细胞骨架维持着细胞形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
中间丝
微管
微丝
实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
原理：
叶绿体形态
叶肉细胞中有许多散布的叶绿体，其形态为______
__________，其颜色为_____，因此不需染色即可在显微镜下观察其形态和分布。
扁平的
椭球或球形
绿色
细胞质流动
活细胞的细胞质处于不断流动的状态。但是细胞质是基质是__________，因此可以用_______作为参照物来观察细胞质基质的流动方向和速度。
叶绿体
材料用具：P50
藓类叶（或菠菜叶稍带叶肉的下表皮、番薯叶）、新鲜黑藻的幼嫩叶
显微镜、载玻片、盖玻片、滴管、镊子、刀片、培养皿、台灯、铅笔
无色透明的
实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
Q：取材时为什么选择藓类叶、菠菜叶和黑藻的幼嫩叶？
毛灯藓
黑藻
A：叶片薄而小，更有利于叶绿体观察。
菠菜叶下表皮附近的叶肉细胞中叶绿体大而数量少，且表皮细胞无叶绿体。
黑藻幼嫩叶片含水量高，细胞质流动现象更明显。
实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
步骤：（观察叶绿体）
（1）取材：用镊子取一片藓类叶放入盛有清水
的培养皿中。
（2）制片：在载玻片中央滴一滴清水，用镊子
夹住所取的叶片放入水滴中，盖上盖玻片。
（3）观察：先在低倍镜下找到需要观察的叶
绿体，再换用高倍镜观察叶绿体的形态和分
布情况。
实验：高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
步骤：（观察细胞质流动）
（1）预处理：将黑藻事先放在光照、室温条件下培养。
（2）取材与制片：在载玻片中央滴一滴清水，用镊子取黑藻新鲜枝上的幼嫩小叶，
放入水滴中，盖上盖玻片
（3）观察：先用低倍镜找到黑藻
叶肉细胞，再换用高倍镜观察。
细胞器之间的协调配合
Q：回忆一下，哪些细胞器参与了蛋白质的合成？
它们是分工合作、共同完成蛋白质合成？还是各自为战，独立合成？
分泌蛋白的合成和运输
研究方法 —— 同位素标记法
在同一元素中，质子数相同、中子数不同的原子为同位素，如16O与18O，12C与14C。同位素的物理性质可能有差异，但组成的化合物化学性质相同。
物理性质特殊的同位素可以用来标记化学反应中原子的去向，通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。
12C
14C
生物学研究中常用的同位素有的具有放射性，如l4C、32P、3H、35S等；有的不具有放射性，是稳定同位素，如15N、18O等。
分泌蛋白的合成和运输
3 min 17 min 117 min
研究实例 —— 胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程
教材P51：阅读实验材料，分析蛋白质合成与运输的路径。
分泌蛋白的合成和运输
研究实例 —— 胰腺腺泡细胞分泌蛋白的形成过程
Q1：为什么用胰腺腺泡细胞作为研究对象？
Q2：为什么选择亮氨酸作为同位素标记物？[提示：从亮氨酸的特殊地位思考]
Q3：分泌蛋白在哪里合成，又经过哪些细胞器或细胞结构，最后分泌到细胞外？
Q4：分泌蛋白合成和分泌的过程需要能量吗？
因为胰腺腺泡细胞是活跃的分泌细胞，能合成并分泌淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等消化酶。
因为亮氨酸是必需氨基酸，必须从环境中获取。通过人工标记亮氨酸，再由细胞主动吸收，掺入正在合成的蛋白质中，就能追踪蛋白质的去向。
分泌蛋白在核糖体上合成，依次经过内质网、高尔基体、囊泡，最后分泌到胞外。
需要能量，能量主要由线粒体提供。
1
2
3
4
5
7
6
分泌蛋白的合成过程
2. 当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移
到粗面内质网上继续其合成过程，并且边合成边转移
到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成具有一定空
间结构的蛋白质。
3. 内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，
到达高尔基体，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔
基体膜的一部分。
4. 高尔基体还能对蛋白质做进一步的修饰加工，然后由
高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细
胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
1. 首先，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链
的合成。
在细胞内，许多由膜构成的囊泡就像深海中的潜艇，在细胞中穿梭往来，繁忙地运输着“货物”。
氨基酸形成肽链
加工肽链形成蛋白质
进一步修饰加工
囊泡与细胞膜融合
线粒体
供能
核糖体
内质网
细胞膜
细胞外
囊泡
囊泡
分泌
高尔基体
分泌蛋白的合成和运输
高尔基体在膜泡运输的过程中起着
重要的交通枢纽作用。
分泌蛋白合成过程中膜面积的变化
分泌蛋白合成过程中膜面积的变化
细胞的生物膜系统
生物膜系统由细胞器膜、细胞膜与核膜等构成
核膜
内质网
细胞膜
生物膜的组成成分和结构很相似，在结构和功能上紧密联系。
粗面内质网
高尔基体
核膜
光面内质网
细胞膜
溶酶体
囊泡
囊泡
囊泡
直接相连
直接相连
相互接近
生物膜系统的意义：
细胞的生物膜系统
（1）形成相对稳定的内部环境，在物质运输、能量转换和信息传递过程中起决定性作用；
生物膜能控制物质进出
细胞代谢产生
×
核酸等有用成分
营养物质
氨基酸、无机盐、葡萄糖…
细胞合成并分泌
抗体、激素...
废物
CO2、尿素…
不需要、有害物质
细菌、病毒…
生物膜系统的意义：
细胞的生物膜系统
（2）广阔的膜面积为多种酶提供附着位点，利于化学反应；
线粒体内膜上有有氧呼吸的相关蛋白
生物膜系统的意义：
细胞的生物膜系统
（3）将各种细胞器分隔、区室化，使细胞内的化学反应不会相互干扰，保证了细胞生命活动的高效性、有序性。
各细胞器能相对独立地完成各自的生命活动
拓展：人工膜的应用
当肾功能发生障碍时，由于代谢废物不能排出，病人会出现水肿、尿毒症。目前常用的治疗方法，是采用透析型人工肾替代病变的肾行使功能，其中起关键作用的血液透析膜就是一种人工合成的膜材料。当病人的血液流经人工肾时，血液透析膜就能把病人血液中的代谢废物透析掉，让干净的血液返回病人体内。
血液透析膜
例题
如图为某生物的细胞结构示意图。有关叙述正确的是（ ）
A. ①②④属于生物膜系统
B. 结构③能增大细胞膜的面积
C. ⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性
D. 原核生物的生物膜系统与该生物相同，
细胞内的膜结构和成分基本相似
B
下图表示用3H—亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内分布情况和运输过程，其中正确的是（ ）
例题
C
例题
如图表示各种膜的组成成分含量，该图不能说明的是（ ）
A. 构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B. 膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关
C. 膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越少
D. 线粒体内膜蛋白质含量高的原因是其表面积大
D